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OSUG - Terre Univers Environnement

Etude du cycle sismique sur une zone de faille expérimentale par suivi micro-sismique de la déformation

Séminaire de Cédric LACHAUD, lundi 18 février 2019 à 14h, salle Lliboutry, Bât. de Glaciologie

6 février 2019, par Sandra Rome

Résumé :
Le cycle sismique résulte de la compétition entre des mécanismes de renforcement et d’endommagement. Le temps de récurrence entre les grands séismes fait qu’il est difficile d’observer des cycles complets. L’étude expérimentale des mécanismes de déformation et de nucléation des fractures a permis de mieux contraindre les processus à l’origine des séismes. Le rôle de la cicatrisation sur l’évolution de la résistance d’une faille soumise à une déformation stationnaire à été étudié expérimentalement par Weiss et al. (2016). Dans cette expérience, une faille est créée dans une plaque de glace par cisaillement. Les mécanismes de cicatrisation sont obtenus par le regel de l’eau présente dans la zone de déformation. Dans le cadre de cette thèse, ce dispositif expérimental a été étendu pour permettre le suivi micro-sismique de la déformation imposée. Les mécanismes de déformation fragile émettent des ondes élastiques détectables qui se propagent dans le milieu, nous permettant de les caractériser. En raison de la géométrie en plaque du milieu, on observe la propagation d’ondes guidées similaire aux modes de Lamb symétrique et anti-symétrique.

Les fractures de grandes tailles se distribuent selon une loi de puissance en 10− bm similaire à ce qui est observé en sismologie. Cependant, lors des expériences de déformation stationnaires, la valeur de b est large (b = 3), et bien supérieure à ce qui est observé dans la croûte terrestre (b = 1). Une valeur de b aussi élevée traduit le fait que la déformation est principalement accommodée de façon asismique ou part des fractures trop petites pour être détectées par notre méthode. Lorsque le rôle de la cohésion est renforcée par rapport à l’endommagement, on observe une diminution de la valeur de b. Ce changement de distribution est probablement dû à la diminution des hétérogénéités de structure dans la faille et une augmentation de sa capacité à accumuler une contrainte plus élevée avant la rupture, permettant aux fractures de se propager sur de plus longues distances. Une partie importante de la sismicité correspond à des multiplets qui semblent être des produits passifs de la déformation. Ce comportement est similaire à ce qui est observé pour les essaims de séismes déclenchés par des transitoires de déformation : valeur de b grande, absence de choc principal et peu de déclenchement de répliques. Pour des taux de déformation faibles, on observe une augmentation des chutes de couple avec la magnitude de la forme ΔΓ ∼ M0 ∼ 101.2m , similaire à ce qui est observé dans la croûte terrestre, M0 ∼ 101.5m . Il est donc possible que la relation observée en sismologie s’étende aux petites magnitudes observées ici. Une diminution du couplage sismique est observé avec l’augmentation du taux de glissement Ω. Pour finir, pour une fracture de magnitude donnée, on observe une diminution de la chute de couple avec l’augmentation de Ω. Ce comportement peut être expliqué par la diminution du couplage sismique et/ou une dépendance du taux de cicatrisation.

Cédric LACHAUD, doctorant à l’IGE